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链脲佐菌素高脂饮食诱导的糖尿病小鼠模型表现出严重的皮肤损伤和局部脂质介质的改变

2018年11月14日 浏览量: 评论(0) 来源:Biomedical Journal Available online 3 November 2018 open access 作者:李晓菲译 责任编辑:admin
摘要:2型糖尿病(T2D)可以多年未诊断,但出现并发症,如皮肤伤口愈合延迟。动物模型是近几十年来发展起来的,以研究该病的病理进展。链脲佐菌素(STZ)除了对胰岛β细胞有选择性的药理毒性外,还被广泛用于诱导糖尿病,但是没有证据表明其对皮肤完整性的影响。与对照组相比,用STZ-高脂饮食治疗的动物表现出皮肤损伤,而基础胰岛素和甘油三酯没有显著变化。这些动物的皮肤呈现出高水平的氧化应激、低水平的粘附蛋白和脂质介质的改变,这些效应不是由高脂饮食本身产生的。该体内模型是研究糖尿病引起的皮肤损伤的相关方法。
摘要:2型糖尿病(T2D)可以多年未诊断,但出现并发症,如皮肤伤口愈合延迟。动物模型是近几十年来发展起来的,以研究该病的病理进展。链脲佐菌素(STZ)除了对胰岛β细胞有选择性的药理毒性外,还被广泛用于诱导糖尿病,但是没有证据表明其对皮肤完整性的影响。与对照组相比,用STZ-高脂饮食治疗的动物表现出皮肤损伤,而基础胰岛素和甘油三酯没有显著变化。这些动物的皮肤呈现出高水平的氧化应激、低水平的粘附蛋白和脂质介质的改变,这些效应不是由高脂饮食本身产生的。该体内模型是研究糖尿病引起的皮肤损伤的相关方法。
 
关键词:链脲佐菌素  糖尿病  脂类介质  皮肤损伤  上皮完整性
 
简介:糖尿病皮肤并发症导致伤口延迟愈合,增加了截肢的风险;脚溃疡是发达国家住院的主要原因,是糖尿病的主要发病率,常常导致疼痛、痛苦和生活质量差。氧化应激和脂质含量已被认为是破坏皮肤完整性的机制。然而,没有报告显示糖尿病动物模型的皮肤局部改变。建立了几种非遗传小鼠模型。最广泛使用的是基于HF饮食,有或没有使用STZ对胰腺β细胞的化学消融。使用两个诱导的糖尿病小鼠模型来研究皮肤状况。
 
动物:18只C57BL/6J雄性小鼠,15~21周龄(平均体重23±0.5克),分为3组。第一组饲喂LF饲料作为对照,第二组饲喂HF饲料。日粮中脂肪含量分别为10%和60%。在开始使用HF饮食方案之前5天,连续三次STZ(40 mg/kg)IP注射。将该化合物溶于0.05 M柠檬酸盐缓冲液中,pH为4。在预处理期间对照组和HF组注射赋形剂,小鼠共存活5周。在禁食6小时后每周采集数据。测定甘油三酯和血糖水平。用超敏小鼠ELISA试剂盒测定胰岛素。从动物背部使用一次性活检穿孔获得直径8mm和1mm厚度的皮肤样品进行体外TEER测量。样品面朝上置于悬浮在含有1X PBS(500μL)的细胞培养孔内的12mm聚碳酸酯过滤器(0.4μm孔)上,立即测量TEER。TBARS检测试剂盒测定氧化应激。对10%福尔马林固定、石蜡包埋、HE和MT染色的皮肤标本进行组织学分析。为了测定脂质含量,用含氘标记的甲醇从皮肤中提取。每个样品用水稀释,得到最终甲醇浓度为20%,随后用石油醚和含有0.1%甲酸的水洗涤柱。样品用200μl含0.1%甲酸的甲醇洗脱。LC-MS/MS、电喷雾电离-TSQ量子超三重四极质谱仪对样品中二十碳五烯类化合物进行定量。脂质的分离是通过在水中用0.1%甲酸和乙腈中的0.1%甲酸实现的梯度梯度来实现的。将LC柱洗脱液直接导入TSQ量子超导体。所有化合物均在负离子极性模式下进行分析。
 
结果:第二周开始喂饲含HF饲料的小鼠体重增加。用STZ(T2D小鼠)预处理的动物显示出早期体重减轻,随后向与对照组一致。HF饮食诱导高血糖基础水平,STZ从第三周起增强作用。STZ治疗没有改变甘油三酯和胰岛素基础水平,参数受HF饮食影响。糖尿病小鼠皮肤的TEER较对照组低,STZ增强的作用更为明显。然而,TBARs水平仅在HF+STZ动物的皮肤中显著升高。肉眼观察显示用STZ预处理的动物有严重的自发性皮肤损伤,组织切片显示表皮萎缩,无炎性细胞浸润或血管炎的迹象,毛囊减少。与观察结果一致,HF和STZ小鼠皮肤ZO-1、E-Cadherin、Occludin和Claudin-4的粘附蛋白水平较低。此外,与HF和对照皮肤相比,STZ-HF小鼠皮肤中脂质介质DHA、EPA、12-HHT、LTC4、PD1、TXB2、6-keto-PGF1α、5-KETE、12-KETE和8,9EET的水平较低,PGD2、PGE2、9-HODE、13-HODE和7-HDoHE的含量较高。
 
讨论:皮肤变化是由于糖尿病引起的皮肤代谢异常或糖尿病并发症,如足溃疡导致的皮肤屏障受损。先前使用HF饮食模型的结果描述了与TEER减少、表皮厚度和炎症标志物的增加相关的轻度皮肤改变。使用STZ 1型糖尿病大鼠模型,皮肤中描述了炎症细胞浸润和氧化应激的增加。此外,在T2D患者和STZ糖尿病大鼠的皮肤中已经报道了TBARs的增加。最近在1型糖尿病小鼠模型中描述了皮肤屏障的破坏伴随紧密连接的紊乱,其特征是ZO-1蛋白定位的改变。与前面提到的观测一致,我们发现STZ-HF T2D模型中ZO-1、E-Cadherin、Occludin和Claudin-4的水平显著降低,这种情况可能与TEER的减少有关。我们的模型将代表T2D严重和不可控制的血糖状态,作为本研究提出的条件的主要触发器。这种表型的严重程度可归因于葡萄糖水平的协同作用。皮肤DHA和EPA的减少与表皮屏障的改变有关,PD1、PGF1、KETE和EET的减少与炎症有关,TXB2指示病变,12-HHT通过BLT2受体被描述为促进再生的脂质介质。另一方面,PGD2、PGE2和HODEs的局部增加与脱发、炎症和氧化应激有关。本研究中的数据描述了一个高度使用的动物模型,该模型将为皮肤内分泌学领域的未来研究提供证据。
 
结论:与对照组相比,用STZ高脂肪饮食治疗的动物表现出没有明显代谢改变的皮肤损伤。这些动物的皮肤呈现出高水平的氧化应激、低水平的粘附蛋白和脂质介质的改变,这些效应不是由高脂饮食本身产生的。根据这项研究的结果和我们以前的报告,我们认为在STZ-高脂饮食模型中,严重的高血糖和没有胰岛素会导致促炎细胞因子和角质形成细胞氧化应激的爆发,从而激活LOX/COX依赖途径,引起局部脂质介质变化与表皮完整性松动有关,可能引起自发性皮肤损伤。
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